Pneumatikgrundlagen

4.1.1 Direkte Steuerung einfachwirkender Zylinder

Grundsätzlich könnten einfachwirkende Zylinder mit jedem beliebigen Wegeventil, oder anderen geeigneten Bauteilen, angesteuert werden, in dem man Druckversorgung und Entlüftung passend am Ventil positioniert, und gegebenenfalls Anschlüsse mit Stopfen verschließt. Dies ist weder sinnvoll noch zweckmäßig und kann nur als Notlösung verstanden werden. Optimal für die direkte Steuerung einfachwirkender Zylinder erweisen sich 3/2 -Wegeventile. Daher beschränkt sich das nachfolgende Kapitel auf die Anwendung dieser Bauteile. Ergänzend werden auch noch die Schaltungsmöglichkeiten mit 2/2 - Wegeventilen angegeben.

a) Direkte Steuerung einfachwirkender Zylinder mit 2/2 Wegeventilen: Bild 4.1
Direkt Steuerung eines einfachwirkenden Zylinders mit 2/2 - Wegeventilen

Die Rückstellbewegung des Zylinders erfolgt durch die äußere Last. Wird das Ventil für die Luftzufuhr betätigt, so strömt Luft in den Zylinder, wenn das Ventil für den Luftablaß geschlossen ist. Wird die Luftzufuhr unterbrochen, so bleibt der Zylinder in der zuletzt erreichten Stellung. Erst, wenn die Luft abgelassen wird, kann die Zylinderstange durch die Gewichtskraft der Masse wieder eingefahren werden. Da die Luft kompressibel ist, kann man die Lage der Kolbenstange nicht genau positionieren. Ein weiterer Nachteil liegt in der Tatsache, daß in einer arretierten Stellung selbst geringe Undichtheiten im System einen Druckabfall verursachen, und es so zu einem Absinken der Last kommt.

Neben dem oben genannten Beispiel eines einfachwirkenden Zylinders mit Schwerkraftrückführung seien auch noch weitere Möglichkeiten der Ausführung von einfachwirkenden Zylinder aufgezeigt.

Einfachwirkender Zylinder mit Federrückführung:

Bild 4.2
Einfachwirkender Zylinder mit Federrückführung betätigt durch 2/2 - Wegeventile

Solche Zylinder sind häufig anzutreffen. Sie werden in Bereichen mäßiger Hublängen und geringer Rückstellkräfte eingesetzt. Hauptanwendungsgebiete sind kleine Spannvorrichtungen oder Verriegelungen, die bei Druckluftausfall den Zustand der Verriegelung halten sollen. Nachteilig wirkt sich bei dieser Bauart aus, daß ihre Baulängen etwa doppelt so groß sind wie die vergleichbarer (mit gleichem Hub) doppeltwirkender Zylinder, da die Rückstellfeder einen hohen Platzbedarf hat. Bei großen Hublängen muß das Ausknicken der Feder durch spezielle Konstruktionen vermieden werden. Des Weiteren können die Federn brechen, oder durch Ermüdung in ihrere Funktion eingeschränkt werden, was zu einem Versagen der Maschine führen kann.

Bei der in Bild 4.2 dargestellten Schaltung dient wieder ein Schalter zum Füllen des Zylinders, die Kolbenstange fährt aus, während das andere Ventil die Aufgabe des Entlüftens übernimmt, die Kolbenstange fährt ein.

Eine Möglichkeit des Umgehens der Stahlfeder liegt in der Abwandlung der Schaltung in Richtung einer Luftfederung.  

Einfachwirkender Zylinder mit Luftfederrückführung:

Bild 4.3
Einfachwirkender Zylinder mit Luftfederrückführung betätigt durch 2/2 - Wegeventile

Ein kolbenstangenseitig angebrachtes Druckregelventil hält den Druck auf einem geringen Niveau, das gerade ausreicht, um die gewünschte Rückstellwirkung zu gewährleisten. Der Kolben wird somit bei Betätigung des Ventiles mit der Druckdifferenz zwischen Versorgung und Ausgang Regelventil beaufschlagt. Eingesetzt wird diese Schaltung, wenn große Hublängen mit einfachwirkenden Zylinder realisiert werden sollen. Durch den konstanten Gegendruck der Rückstellung ergibt sich eine in jedem Punkt des Kolbenweges gleichbleibende Rückstellkraft, was bei der Rückstellung mittels einer mechanischen Feder normalerweise nicht der Fall ist.

Die einfachste Lösung der direkten Steuerung von einfachwirkenden Zylindern liegt aber in der Verwendung von 3/2 - Wegeventilen.

b) Direkte Steuerung einfachwirkender Zylinder mit 3/2 - Wegeventilen

Bild 4.4
Direkte Steuerung eines einfachwirkenden Zylinders mit einem 3/2 - Wegeventil

Wird das Ventil betätigt, so fährt die Kolbenstange aus. Beim Aufheben der Betätigung, kehrt das Ventil in seine Ausgangsstellung zurück, und der Zylinderraum wird entlüftet, indem eine Verbindung mit der Umgebung hergestellt wird. Die Rückstellkraft der Feder bringt den Kolben und die Zylinderstange wieder in ihre Ausgangsposition. 

c) direkte Steuerung von mehreren Stellen aus

Bild 4.5
Direkte Steuerung eines einfachwirkenden Zylinder von mehreren Stellen aus

Der Zylinder fährt aus, wenn das linke oder das rechte Wegeventil betätigt wird.

Das Wechselventil übernimmt die Aufgabe der ODER - Funktion und verhindert ein Entlüften durch das jeweilige andere Ventil, wenn dieses nicht geschaltet ist.

Lesen sie auch die Kapitel:
4.1.1 Direkte Steuerungen einfachwirkender Zylinder
4.1.2 Indirekte Steuerung einfachwirkender Zylinder